Evolusi adalah salah satu proses terpenting dalam kehidupan organisme mana pun di bumi. Dari spesies modern di planet Bumi, hanya sebagian kecil yang meninggalkan evolusi jutaan tahun yang lalu, sebagian besar telah berubah selama ini dan terus berubah. Dalam hal perkembangan dan sejarah spesies kita, banyak perhatian diberikan pada kecerdasan, struktur tangan, yang memungkinkan kita memegang alat kerja di tangan kita, berjalan tegak, dll. Namun, jarang muncul pertanyaan, dari mana kita mendapatkan rahang seperti itu? Ilmuwan dari Universitas Uppsala (Uppsala, Swedia) dan ESRF (akselerator partikel di Grenoble, Prancis) memutuskan untuk melakukan studi fosil untuk mengetahui asal usul evolusi rahang vertebrata. Apa kesulitan penelitian, metode apa yang digunakan dan hal baru apa yang dipelajari para ilmuwan? Laporan mereka akan memberi tahu kami tentang ini. Pergilah.
Dasar penelitian
Ingat bagaimana kita mencabut gigi susu di masa kecil. Kadang-kadang perlu mengunjungi dokter gigi yang buruk, terkadang benang dan pintu sudah cukup, dan kadang-kadang gigi goyah yang mengganggu rontok dengan sendirinya. Terlepas dari metode pencabutan gigi susu, intinya tetap sama - gigi "lama" memberi ruang bagi gigi "baru". Ini melekat pada banyak spesies hewan, tetapi mekanisme prosesnya berbeda.
Dunkleosteus adalah salah satu perwakilan Arthrodiriformes yang paling terkenal.
Mari kembali ke masa lalu, 300-400 juta kembali. Pada masa itu belum ada hiu, tetapi Samudra Dunia dihuni oleh predator lain - Arthrodiriformes . Arthrodiras adalah kelompok vertebrata yang telah punah dari kelas placoderm.
Salah satu jenis arthrodir yang paling terkenal dan banyak dipelajari adalah dunkleosteas (Dunkleosteus ), yang hidup di planet ini 415-360 juta tahun yang lalu. Pada suatu waktu, spesies ini merupakan predator terbesar (panjang tubuh 4,5-6 m), meskipun pernyataan ini sangat berbahaya, karena sebagian besar fosil yang diteliti adalah fragmen, sehingga sangat sulit untuk menentukan dimensi yang tepat.
Film dokumenter "Predator Prasejarah", yang juga menceritakan tentang Dunkleosteus.
Tetapi bukan dimensi yang membedakan makhluk-makhluk ini dari orang-orang sezamannya, tetapi metode berburu, atau lebih tepatnya alat - rahangnya. Dunkleosteus bukanlah yang pertama memiliki rahang, tetapi variannya berkembang dengan baik dan disesuaikan dengan gaya hidup dan preferensi gastronomi Dunkleosteus. Alih-alih gigi, dalam pengertian modern, predator ini memiliki pelat tulang yang besar. Kekuatan rahang kira-kira 5 MPa (seperti yang dimiliki buaya Mississippi), dan kecepatan pembukaannya 1/50 detik, yang memungkinkan pemangsa benar-benar menghisap mangsa.
Perwakilan dari arthrodir, termasuk dunkleostea, lebih sering menjadi objek untuk mempelajari ikan purba, serta anatomi mereka daripada yang lain. Namun, untuk memahami seluruh jalur evolusi rahang, perlu mempertimbangkan versi yang lebih awal. Oleh karena itu, para ilmuwan memutuskan untuk mempelajari fosil Acanthothoraci - kelompok ikan awal lainnya, yang dianggap lebih primitif daripada arthrodiras dan terkait erat dengan vertebrata rahang pertama. Tetapi mempelajari fosil Acanthothoraci memiliki masalah yang sama dengan mempelajari Arthrodiriformes - kurangnya fosil dan sifat terfragmentasi mereka.
Sampel terbaik untuk dipelajari ditemukan sekitar 100 tahun yang lalu di Republik Ceko. Sebelumnya, sangat sulit untuk mempelajarinya, karena tulang-tulang itu hampir seluruhnya tersegel di dalam batu, dan kehancurannya akan menyebabkan kerusakan pada sampel.
Bagian luar kompleks penelitian ESRF.
Tetapi dalam seratus tahun sejak penemuan sampel ini, banyak yang telah berubah. Misalnya, pada tahun 1994, kompleks penelitian ESRF dibangun dengan sinkrotron sepanjang 844,4 m. Keajaiban ilmu pengetahuan modern ini menghasilkan sinar-X yang kuat yang dapat digunakan untuk pemindaian materi yang tidak merusak, termasuk untuk mempelajari fosil fosil.
Sebagai catatan penulis penelitian, kelompok induk Osteichthyans (ikan bertulang) dan kebanyakan Chondrichthyans(ikan bertulang rawan) memiliki gigi spiral yang tersusun melintang, sedangkan kelompok mahkota Osteichthyans memiliki gigi longitudinal (diagram di bawah).
Gambar # 1: Distribusi jenis gigi di antara gigi rahang atas.
Pada arthrodir, gigi baru ditambahkan dalam baris yang menyimpang dari gigi pendahulu atau area pendahulu. Jumlah baris sangat bervariasi, dan susunan baris tambahan dapat berupa labial (menonjol) dan lingual dua belas (ke dalam) atau membujur.
Penemuan terbaru dari rahang corneous marginal dan anatomi artrodyral tubuh di Entelognathus (423–416 jtl) dan Qilinyu (419 jtl) memunculkan teori evolusi rahang, di mana kedua genera ini menjembatani antara bentuk rahang arthrodiral dan rahang bertulang ikan.
* Mya - jutaan tahun yang lalu.Namun, gigi Entelognathus dan Qilinyu masih kurang dipahami.
Dalam karya ini, para ilmuwan mempresentasikan hasil studi gigi Radotina , Kosoraspis , Tlamaspis (Republik Ceko) dan satu-satunya sampel gigi Acanthothoraci (CPW.9 / Kepulauan Arktik Kanada).
Hasil penelitian
Mekanisme penambahan gigi pada baris CPW.9, yang mencakup sepasang pelat supragnatal pada moncong, sebelumnya telah dijelaskan sebagai konsentris. Akibatnya, dermal tessera yang terlepas (seperti sisik) dengan odontodes * yang diposisikan secara konsentris dari formasi yang sama menyebabkan salah tafsir terhadap spesimen sebagai maksila Acanthothoraci .
Odontoda * (gigi tanduk) adalah formasi kulit tanduk pada beberapa spesies vertebrata.Analisis ulang citra CPW.9 dengan mikrokomputer tomografi (mikro-CT) menunjukkan bahwa pelat gigi atas terletak relatif ke labial dengan pelat kornea premedial. Akibatnya, penambahan gigi dilakukan secara radial dari area dasar bibir dan bukan dari bibir itu sendiri. Sebaliknya, gigi kecil tertua ditumbuhi dengan gigi tanduk yang lebih besar, seperti yang diamati pada kelompok batang Andreolepis .
Mikroskopi kontras fase memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi gigi yang sebelumnya belum dijelajahi di Radotina , Kosoraspis dan Tlamaspis . Mereka semua berbeda secara signifikan dari CPW.9.
Gambar # 2: struktur rahang Radotina tesselata. Struktur
gigi radotina(gambar di atas) terdiri dari empat baris yang terletak di permukaan ventral tulang pipi horny besar yang menempel pada permukaan luar tenda persegi (komponen punggung mandibula).
Tepi ventral ini membentuk alur longitudinal dengan gigi di sisi labial, dan deretan alur vaskuler terletak di bagian bawah alur. Dengan demikian, gigi geligi berada di pinggir yang unik, terletak di dalam tepi rahang, tetapi di luar tenda persegi ( 2C ), dan dipisahkan dari bagian luar pipi oleh tepi labial yang jelas dari tulang yang terbuka. Baris gigi ditambahkan secara lingual (relatif terhadap lidah) dan gradien mineralisasi yang jelas terlihat dari gigi tertua ke termuda. Gigi memiliki bentuk seperti pisau memanjang berbentuk bintang ( 2E). Bentuk gigi ini mirip dengan bentuk odontodes marginal pada pipi tessera. Namun, tidak seperti odontoda ini, gigi digabungkan menjadi beberapa baris menggunakan jaringan ikat basal yang terpisah.
Tidak ditemukan tanda-tanda resorpsi atau penggantian gigi. Akan tetapi, gigi yang patah di baris lingual itu sendiri jelas mengalami proses restorasi dengan pembentukan mahkota baru di area yang rusak.
Kosoraspis dan Tlamaspis memiliki beberapa tulang rahang pendek bertanduk tempat gigi berada. Panjang dan bentuknya bervariasi menurut posisinya, tetapi semuanya terkait dengan pelat muka. Di Kosoraspispelat depan memiliki odontoda seperti gigi, yang bergabung menjadi gigi runcing pada pelat mulut, membentuk baris spiral melintang miring. Bentuknya berbeda dari odontoda berbentuk bintang di pipi.
Gambar # 3: struktur rahang peckai Kosoraspis.
Baik odontoda maupun gigi terdiri dari dentin pallial, sedangkan dentin sirkumpulpal yang mengisi rongga pulpa pada gigi dewasa, merupakan jaringan dentin tubular (berbentuk tabung) dengan ruang sel yang lebih sedikit.
Dan inilah pelat muka Tlamaspissebagian besar tidak tertutup secara labial, dengan pengecualian dua atau tiga baris tuberkel, yang tiba-tiba bergabung menjadi satu baris gigi kerucut, yang secara lingual dibatasi oleh tonjolan ompong. Ini menyerupai tulang rahang pinggir dari kelompok mahkota ikan bertulang, meskipun giginya tidak dicabut atau diganti.
Gambar # 4: Struktur rahang Tlamaspis inopinatus.
Dengan mempertimbangkan analisis filogenetik, Acanthothoraci dipisahkan dari simpul grup rahang oleh empat simpul perantara, yaitu empat tahap peralihan evolusi. Namun, ada kemiripan yang jelas antara pertumbuhan gigi Acanthothoraci dan ikan bertulang.
Patut dicatat bahwa beberapa rahang terangsang pendek mirip dengan yang dimiliki Kosoraspis dan Tlamaspis, Ada di Lophosteus (genus ikan bertulang prasejarah yang punah). Struktur pipi Kosoraspis juga sangat mirip dengan ikan bertulang primitif.
Untuk pengenalan yang lebih mendetail tentang nuansa penelitian ini, saya sarankan agar Anda melihat laporan para ilmuwan .
Epilog
Jenis rahang yang berbeda yang dijelaskan di atas memiliki banyak kesamaan, meskipun terdapat variasi karakteristik eksternal yang disebabkan oleh aspek fungsional.
Secara fungsional, gigi CPW.9 tampaknya diadaptasi untuk dihancurkan, gigi Radotina diadaptasi untuk pemotongan, dan Kosoraspis dan Tlamaspis diadaptasi untuk gaya yang berbeda dalam memegang dan menusuk mangsa.
Dari segi arsitektural, perbedaan paling mencolok ditemukan antara Radotina yang memiliki gigi menyerupai odontoda hias dan menempel pada pelat bukal, serta tiga taksa lainnya, masing-masing dengan rahang tanduk dan gigi terpisah yang tidak menyerupai ornamen tanduknya.
Jika kita membandingkan pertumbuhan gigi Acanthothoraci danArthrodira , ada perbedaan yang signifikan. Seperti hiu, ikan bertulang, dan hewan darat, Acanthothoraci menambahkan gigi baru secara eksklusif di bagian dalam: gigi tertua terletak di tepi rahang.
Tulang tempat gigi berada juga mengandung elemen dentin kecil dari kulit di permukaan luarnya, karakteristik dari ikan bertulang primitif, tetapi bukan dari Arthrodira . Ciri khas ini sangat penting karena menunjukkan bahwa tulang rahang Acanthothoraci terletak tepat di tepi mulut, sedangkan tulang rahang Arthrodira lebih dalam.
Hal yang juga mengejutkan adalah salah satu perwakilan dari Acanthothoraci , yaitu Kosoraspis, ada transisi bertahap dari elemen dentin ini ke gigi asli yang berdekatan. Di sisi lain , gigi asli Radotina hampir identik dengan elemen kulit dentinnya .
Temuan seperti itu mungkin menunjukkan bahwa gigi asli terbentuk baru-baru ini dari elemen dentin pada kulit.
Akibatnya, Acanthothoraci , meskipun mereka adalah genus vertebrata rahang yang lebih awal dan primitif, gigi merekalah yang dalam banyak hal menyerupai gigi modern, berbeda dengan Arthrodira yang lebih berkembang .
Evolusi adalah proses yang sangat rumit yang hampir tidak dapat disebut linier atau dapat diprediksi. Perkembangan rahang dan gigi adalah konfirmasi yang jelas akan hal ini.
Terima kasih atas perhatiannya, tetap penasaran dan semoga akhir pekan Anda menyenangkan, guys! :)
Jumat off-top:
« », .
« », .
Sedikit iklan
Terima kasih untuk tetap bersama kami. Apakah Anda menyukai artikel kami? Ingin melihat konten yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikan kepada teman, cloud VPS untuk pengembang mulai $ 4,99 , analog unik dari server level awal yang kami ciptakan untuk Anda: The Whole Truth About VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps dari $ 19 atau bagaimana membagi server dengan benar? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).
Apakah Dell R730xd 2x lebih murah di pusat data Equinix Tier IV di Amsterdam? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda!Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - Dari $ 99! Baca tentang Bagaimana membangun infrastruktur bldg. sekelas dengan server Dell R730xd E5-2650 v4 dengan biaya € 9000 untuk satu sen?